Устройство и принцип работы насадочного абсорбера расчет насадочного абсорбера



страница1/2
Дата01.02.2020
Размер0,58 Mb.
Название файлаЗадание 13-13 doc.docx
ТипРеферат
  1   2

Оглавление


Задание

3

Введение

4

1 Устройство и принцип работы насадочного абсорбера

6

2 Расчет насадочного абсорбера

9

2.1 Определение массы поглощаемого вещества и расхода поглотителя

9

2.2 Расчет скорости газа и диаметра абсорбера

12

2.3 Расчет движущей силы

13

2.4 Расчет высоты абсорбера

14

2.5 Гидравлическое сопротивление

15

3 Эскиз аппарата

18

Список использованных источников

19

Задание 13-13


В насадочном абсорбере чистой водой поглощается целевой компонент А их его смеси с воздухом при давлении П и температуре t. Расход газа V0 (при нормальных условиях 0С, 760 мм.рт.ст.), начальное содержание компонента А в газе yн, степень извлечения А равна . Коэффициент избытка орошения , коэффициент смачивания . Задавшись коэффициентом массопередачи К Определить диаметр и высоту абсорбера, гидравлическое сопротивление.

Размер насадки, мм

Целевой компонент А

П, МПа

t, С

Vo, м3

yн,%







K∙106 Кмоль

м2ч∙Па



Седла

Берля керам.

35х45


Сероводород

0,8

10

1000

10

93

1,4

0,88

1,0

Введение
Абсорбция – одна из наиболее распространенных технологических стадий современных производств. Она применяется в промышленности для получения готового продукта (производство кислот), разделения газовых смесей (получение бензола из коксового газа), улавливания вредных (H2S, CO, влага) и ценных (рекуперация спиртов и др.) компонентов.



При абсорбционных процессах массообмен происходит на поверхности соприкосновения фаз. Поэтому абсорбционные аппараты должны иметь развитую поверхность соприкосновения между газом и жидкостью.

Абсорбция часто сопровождается химическим взаимодействием поглощаемого вещества с поглотителем. Абсорбция улучшается с повышением давления и понижением температуры [1-2].



Промышленное проведение абсорбции может сочетаться или не сочетаться с десорбцией. Если десорбцию не производят, поглотитель используется однократно. При этом в результате абсорбции получают готовый продукт, полупродукт или, если абсорбция проводится с целью санитарной очистки газов, отбросный раствор, сливаемый (после обезвреживания) в канализацию.

Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно использовать поглотитель и выделять абсорбированный компонент в чистом виде. Для этого раствор после абсорбера направляют на десорбцию, где происходит выделение компонента, а регенерированный (освобожденный от компонента) раствор вновь возвращают на абсорбцию. При такой схеме (круговой процесс) поглотитель не расходуется, если не считать некоторых его потерь, и все время циркулирует через систему абсорбер – десорбер – абсорбер.

В некоторых случаях (при наличии малоценного поглотителя) в процессе проведения десорбции отказываются от многократного применения поглотителя. При этом регенерированный в десорбере поглотитель сбрасывают в канализацию, а в абсорбер подают свежий поглотитель.

Поглотители, абсорбция в которых сопровождается необратимой химической реакцией, не поддаются регенерации путем десорбции. Регенерацию таких поглотителей можно производить химическим методом.

При физической абсорбции поглощаемый газ (абсорбтив) не взаимодействует химически с абсорбентом. Если же абсорбтив образует с абсорбентом химическое соединение, то процесс называется хемосорбцией.

Физическая абсорбция в большинстве случаев обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощенного газа из раствора – десорбция.

В абсорбционных процессах участвуют две фазы – жидкая и газовая, и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую. Поэтому, абсорбционные процессы являются одним из видов процессов массопередачи.

Абсорбции подвергают большей частью не отдельные газы, а газовые смеси, составные части которых (одна или несколько) могут поглощаться данным поглотителем в заметных количествах. Эти составные части называют абсорбируемыми компонентами или просто компонентами, а не поглощаемые составные части – инертным газом.

Из различных типов аппаратов в настоящее время наиболее распространены насадочные и барботажные тарельчатые абсорберы. При выборе типа абсорбера нужно в каждом конкретном случае исходить из физико-химических условий проведения процесса с учетом технико-экономических факторов.

1 Устройство и принцип действия насадочного абсорбера


Насадочные абсорберы представляют собой колонны, загруженные насадкой из тел различной формы (кольца, кусковой материал, деревянные решетки и т. д.). Соприкосновение газа с жидкостью происходит в основном на смоченной поверхности насадки, по которой стекает орошающая жидкость. Поверхность насадки в единице объема аппарата может быть довольно большой и поэтому в сравнительно небольших объемах можно создать значительные поверхности массопередачи.

Течение жидкости по насадке носит в основном пленочный характер, вследствие чего насадочные абсорберы можно рассматривать как разновидность пленочных. В то же время между насадочными и пленочными абсорберами, в том числе абсорберами с листовой насадкой, имеются различия. В пленочных абсорберах пленочное течение жидкости происходит по всей высоте аппарата, тогда как в насадочном — лишь по высоте элемента насадки. При перетекании жидкости с одного элемента насадки на другой пленка жидкости разрушается и на нижележащем элементе образуется новая пленка. Некоторая часть жидкости при этом проваливается в виде капель через расположенные ниже слои насадки.

Движение газа и жидкости в насадочных абсорберах обычно осуществляется противотоком. Недостаток насадочных абсорберов — трудность отвода тепла в процессе абсорбции. Обычно применяют циркуляционный отвод тепла, используя выносные холодильники. Предложенные конструкции абсорберов с внутренним отводом тепла при помощи помещенных в насадку охлаждающих элементов не получили распространения.

Насадки, применяемые для заполнения насадочных абсорберов, должны обладать большой удельной поверхностью (поверхность на единицу объема) и большим свободным объемом. Кроме того, насадка должна оказывать малое сопротивление газовому потоку, хорошо распределять жидкость и обладать коррозионной стойкостью в соответствующих средах. Для уменьшения давления на поддерживающее устройство и стенки насадка должна иметь малый объемный вес, Применяемые в абсорберах насадки можно подразделить на два типа: регулярные (правильно уложенные) и беспорядочные (засыпаемые в навал) насадки. К регулярным относятся хордовая, кольцевая (при правильной укладке) и блочная насадки.

К беспорядочным относятся кольцевая (при загрузке внавал), седлообразная и кусковая насадки. Кроме того, используют специальные типы насадок, которые могут быть регулярными и беспорядочными.

В насадочной колонне 1 (рисунок 1 а, б) насадка 3 укладывается на опорные решетки 4, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости, которая достаточно равномерно орошает насадку 3 с помощью распределителя 2 и стекает по поверхности насадочных тел в виде тонкой пленки вниз. Однако равномерного распределения жидкости по всей высоте насадки по сечению колонны обычно не достигается, что объясняется пристеночным эффектом. Вследствие этого жидкость имеет тенденцию растекаться от центральной части колонны к ее стенкам. Поэтому часто насадку в колонну загружают секциями высотой в четыре-пять диаметров, а между секциями устанавливают перераспределители жидкости 5 (рисунок 1 б), назначение которых состоит в направлении жидкости от периферии колонны к ее оси.



Наиболее полное смачивание насадки и наибольшая эффективность абсорбера достигаются при равномерном распределении жидкости по поперечному сечению колонны. При течении по насадке жидкость не сохраняет первоначального распределения. Однако для достижения хорошего распределения жидкости по всей высоте насадки орошение следует подавать на нее равномерно. Для равномерной подачи орошающей жидкости применяют различные распределительные устройства, которые можно подразделить на две группы:

  • устройства, подающие жидкость отдельными струями (струйчатые оросители); к этой группе относятся распределительные плиты, желоба, дырчатые трубы, брызгалки и оросители типа сегнерова колеса;

  • устройства, в которых подаваемая на насадку жидкость разбивается на капли (разбрызгивающие оросители) в результате удара струи о тарелку (тарельчатые оросители) или торец насадки (многоконусные оросители) или под действием центробежной силы (вращающиеся центробежные разбрызгиватели).

Основными требованиями к распределительным устройствам для насадочных колонн являются, помимо обеспечения равномерного распределения жидкости, подача ее в достаточном количестве точек и минимальный брызгоунос.



а – насадочный абсорбер с одной секцией;

б – насадочный абсорбер с перераспределителем жидкости

Рисунок 1 – Насадочные колонны

2 Расчет насадочного абсорбера


2.1 Определение массы поглощаемого вещества и расхода поглотителя
Определяем коэффициент Генри для водного раствора сероводорода при температуре t=10 С (табл.XLI, с.539, [4])



Определим коэффициент распределения для данной системы:



(1)

Определим относительные мольные концентрации компонента А в газе.



Начальное содержание компонента А в газе:

(2)

Конечное содержание компонента А в газе.



Определим конечное равновесное содержание компонента А в жидкости по уравнению равновесной линии:



(3)

Определим минимальный удельный расход абсорбента:



(4)

Определим удельный расход абсорбента с учетом коэффициента избытка орошения:



(5)

Определим конечное (рабочее) содержание компонента А в жидкости:



(6)

Строим график зависимости содержания H2S в газовой смеси Y и в воде X при 10С (рисунок 2).



Определим массовый расход инертной части газа (воздуха).

(7)

где =1,293 кг/м3 плотность воздуха при нормальных условиях (табл.V, с.513,[4]).

Мольный расход воздуха:

Определим массовый расход поглотителя (воды).



(8)

Определим производительность абсорбера по поглощаемому компоненту:



(9)


1 – рабочая линия; 2 – равновесная линия



Рисунок 2 – График зависимости между содержанием поглощаемого компонента в газовой смеси Y и абсорбенте Х.
2.2 Расчет скорости газа и диаметра абсорбера
Определим предельную фиктивную скорость газа (скорость захлебывания).

(10)

Определим параметры уравнения, зависящие от насадки. По условию в данном аппарате используются седла Берля керам. 35х45.

Для данного типа насадки находим (табл. XVII, с.524, [4])

Удельная поверхность - a=155 м23; свободный объём - =0,75 м33.

Плотность и вязкость поглотителя (воды) при температуре 10С равны:

х= 1000 кг/м3, (табл.IV, с.512, [1]); х= 1,31 мПа.с (табл.VI, с.514, [4])

Вязкость воды при 20С в= 1,0 мПа.с

Значения коэффициентов для колец: А= - 0,073 и В= 1,75.



Пересчитаем плотность газа (воздуха) на условия в абсорбере

(11)

Подставим имеющиеся значения в уравнение и выразим предельную скорость (скорость захлебывания).



(12)

получаем пр=0,22 м/с.

Рабочую скорость газа в абсорбере принимаем на 20% меньше предельной скорости:

=0,8.пр=0,8.0,22= 0,18 м/с.



Найдем объемный расход газа при условиях в абсорбере (t=10C, П=0,8 МПа).

(13)

Найдем диаметр абсорбера из уравнения расхода:



(14)

Принимаем стандартный диаметр аппарата d= 600 мм=0,6 м.


2.3 Расчет движущей силы
Определим среднюю движущую силу массопередачи:

, (15)

где YН и YК - средние движущие силы на входе и выходе из аппарата.



,

где значение находится по уравнению равновесной линии для ХК.









где =0 при ХН =0





2.4 Расчет высоты абсорбера
Определим поверхность массопередачи:

(16)

Высота слоя насадки, необходимого для создания поверхности массопередачи:



(17)

Принимаем высоту насадки с запасом:



В колонне располагаем насадку в три слоя высотой 3,5 метра каждый.

Общую высоту абсорбционной колонны определяют по уравнению:



Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2




База данных защищена авторским правом ©nashuch.ru 2020
обратиться к администрации

    Главная страница
Контрольная работа
Курсовая работа
Лабораторная работа
Пояснительная записка
Методические указания
Рабочая программа
Методические рекомендации
Теоретические основы
Практическая работа
Учебное пособие
Общая характеристика
Физическая культура
Общие сведения
Теоретические аспекты
Самостоятельная работа
Дипломная работа
Федеральное государственное
История развития
Направление подготовки
Методическое пособие
Общая часть
Технологическая карта
квалификационная работа
Выпускная квалификационная
Техническое задание
прохождении производственной
Общие положения
Теоретическая часть
Исследовательская работа
Методическая разработка
Краткая характеристика
Гражданское право
Технология производства
государственное бюджетное
Техническое обслуживание
Решение задач
учреждение высшего
Математическое моделирование
Организация работы
Правовое регулирование
Понятие предмет
Основная часть
дистанционная форма
Практическое занятие
Металлические конструкции
физическая культура
Метрология стандартизация
Общие требования
Экономическая теория
Образовательная программа
Практическое задание